Основой лечебного эффекта избирательной хронофототерапии (ИХФТ) является иммунокоррегирующий эффект, который позволяет регулировать количество иммунных клеток и усиливать их активность против опухоли.
В основе регуляции иммунного статуса лежит гибель злокачественной опухоли с выбросом продуктов смерти злокачественной клетки которые активируют клеточный иммунитет (уровень Т, В лимфоцитов).
Молекулярные механизмы прямого фотодинамического повреждения злокачественных клеток основаны на фотохимических реакциях двух типов. Фотоокисление первого типа включает прямое воздействие возбужденного фотосенсибилизатора (ФС) с субстратом, что приводит к образованию переходных соединений, вступающих в реакцию с кислородом с генерацией его свободных радикалов. В реакциях второго типа происходит перенос энергии от сенсибилизатора, находящегося в возбужденном состоянии, на молекулы кислорода с образованием синглетного кислорода. Синглетный кислород, в свою очередь, образует нестабильные циклические пероксиды, легко разрушаемые в термических и ферментативных процессах. При этом формируются продукты деструкции субстрата и свободные радикалы. Результатом реакций обоего типа является генерация активных форм кислорода (АФК), таких как синглетный кислород, супероксид-ион и гидроксильный радикал. Наработка высокотоксичных АФК является причиной повреждения субклеточных структур и нарушения жизнедеятельности живой клетки, внеклеточных структур и тканей. Непосредственным результатом действия ИХФТ на клетку может быть некроз, апоптоз или остановка клеточного цикла с последующим восстановлением нормальной жизнедеятельности.
Другой важный компонент гибели злокачественной опухоли заключается в фотодинамическом воздействии на сосуды опухоли и снижении васкуляризации. Как было показано с помощью флуоресцентных и радиоизотопных методов, во внеклеточном пространстве ФС накапливаются преимущественно в сосудах опухоли и периваскулярной ткани, где индуцируют генерацию высокореакционных АФК, которые вызывают активацию перекисного окисления липидов мембран и ферментативных систем эндотелия, играющих важную роль в повреждении эндотелиальных и других клеток сосудистой стенки. Фототоксические изменения эндотелия сосудов могут инициировать ряд событий, приводящих к полной окклюзии кровеносных сосудов опухоли. Следствием ИХФТ – индуцированного оксидантного стресса является гибель клеток, нарушение трофики и оксигенации ткани в результате ишемического повреждения сосудов опухоли. Эти процессы в свою очередь, запускают механизмы воспалительных иммунных реакций.
Первичное тканевое повреждение, возникающее в опухоли после проведения ИХФТ, служит пусковым моментом иммунной реакции. Далее следует активация ряда эффекторных механизмов: вторичной воспалительной альтерации тканей, сосудистой реакции (вазодилатация, стаз, тромбоз, экссудация), реакция клеток крови (хемотаксис, фагоцитоз). Воспалительная (иммунная реакция) реакция повреждает ткани, главным образом в результате нарушения системы кровоснабжения.
Фотоокисление липидов и белков мембран клеток и сосудов опухоли является основным и наиболее существенным нарушением, которое индуцирует ИХФТ в опухолях при использовании различных ФС. Эти деструктивные изменения вызывают активацию фосфолипаз и ускоренную деградацию поврежденных мембранных фосфолипидов. Массивное высвобождение фрагментов мембранных липидов и образование производных арахидоновой кислоты (тромбоксан, простагландины, лейкотриены) способствуют привлечению и активации клеток-эффекторов иммунной реакции. Хемоаттрактантными свойствами обладают также формилпептиды, образующиеся в результате протеолиза белков в месте повреждения, компоненты комплемента, цитокины (IL-1, IL-6, IL-10, TNF –α, G-CSF). Аккумуляция клеток миелоидного ряда является ключевым событием развития воспалительной (иммунной) реакции в ткани опухоли после ИХФТ.
Первыми клетками иммунной системы, поступающими вместо локализации опухоли, являются нейтрофилы. Накапливаясь в сосудах и периваскулярной области, нейтрофилы выделяют токсические продукты метаболизма кислорода и лизосомальные ферменты, индуцирующие повреждение сосудов опухоли и опухолевых клеток. Нейтрофилы усиливают процесс иммунного воспаления и модулируют активность Т- и В- клеток посредством синтеза ряда цитокинов (IL-1, IL-6, TNF –α). Вслед за инвазией опухоли нейтрофилами в опухолевой ткани повышается количество тучных клеток. Высвобождение содержимого гранул тучных клеток и хемоаттрактантов “погибших” нейтрофилов является сигналом для следующей волны инвазии иммунными клетками, включая макрофаги и моноциты. В работе Bugelski P.J. et al. было показано, что макрофаги играют важную роль в дальнейшем развитии процесса в опухолевой ткани, обнаружившие, что клетками стромы, наиболее длительно задерживающими препарат, являются макрофаги, эти данные согласуются с результатами Krosl et al. Эффект ингибирования опухолевого роста достигается в результате секреции токсичных для опухолевых клеток продуктов (АФК, лизосомальных ферментов, провоспалительных цитокинов), повышение фагоцитарной и киллерной активности макрофагов.
Вероятно, сигналом активации макрофагов при ИХФТ является узнавание и фагоцитоз разрушенных опухолевых клеток. Развитие ИХФТ – индуцированного иммунного ответа сопровождается повышением синтеза фагоцитирующими макрофагами широкого спектра цитокинов: IL-1, IL-2, IL-10, IL-6, G-CSF, TNF-α, IFN-γ. Известно, что эти медиаторы контролируют критически важные этапы иммунного процесса: индуцируют прокоагулянтную активность макрофагов и эндотелиоцитов, синтез адгезивных молекул, хемоаттрактацию лейкоцитов в очаг воспаления, стимулируют цитотоксичность гранулоцитов и макрофагов, усиливают фагоцитоз. Макрофагальные цитокины вовлекают в иммунный процесс полиморфноядерные лейкоциты, эндотелиальные и другие клетки.
Другим важным компонентом вторичного ответа являются опухолеспецифические иммунные реакции. Интенсивное разрушение клеток при ИХФТ опухоли, опосредованное описанными выше механизмами, приводит к формированию противоопухолевого иммунитета. По мнению авторов работы Doughrti T.J., еtal., развитие специфической иммунной реакции включает несколько этапов. Первым этапом является активация опухоль ассоциированных макрофагов и дендритных клеток, рекрутированных в область опухолевого узла медиаторами воспаления. Эти клетки принимают участие в представлении иммунокомпетентным клеткам антигенов убитых или поврежденных ФДТ опухолевых клеток, а также продуктов воспалительной деструкции опухолевой ткани. Антигенпредставляющие клетки (АПК) осуществляют процессинг опухолевых антигенов и презентируют их на своих мембранах в комплексе с антигенами ГКГС. представление опухолевых антигенов сопровождается стимуляцией Т – хелперов, которые, в свою очередь, индуцируют процесс формирования популяции опухоль специфических цитотоксических Т – клеток. Активированные цитотоксические Т- лимфоциты взаимодействуют с опухолевой клеткой, вызывая ее гибель посредством двух основных механизмов. При контакте CD8+ Т- лимфоцитов перфорин – и гранзимсодержащие гранулы этих клеток высвобождают свое содержимое в щель между цитотоксической клеткой и ее мишенью, вызывая разрушение клетки – мишени.
Комплекс данных реакций позволяет модулировать иммунный ответ, путем активации Т и В лимфоцитов, что приводит к противоопухолевому эффекту и снижает риск осложнений на фоне противоопухолевого лечения (операция, дистанционная лучевая терапия, химиотерапия).
